導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和執(zhí)行器課件

12.3.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12.3.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)22334導(dǎo)向支承部件的作用

支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。

這樣的部件通常被稱為導(dǎo)軌副，簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌。4導(dǎo)向支承部件的作用5一、導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求1．導(dǎo)軌副的組成、種類導(dǎo)軌副主要由支承導(dǎo)軌1和動(dòng)導(dǎo)軌2兩大部分組成。

5一、導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求1．導(dǎo)軌副的組成、種6按其接觸面的摩擦性質(zhì)滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌氣體、液體導(dǎo)軌彈性摩擦導(dǎo)軌圓柱型棱柱型組合型滾柱(針)型滾珠型滾動(dòng)導(dǎo)軌塊型滾動(dòng)軸承型動(dòng)壓型靜壓型動(dòng)靜壓型片簧型膜片型柔性鉸鏈型6按其接觸面的摩擦性質(zhì)滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌氣體、7按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開式導(dǎo)軌借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸閉式導(dǎo)軌只靠導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸7按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開式導(dǎo)軌借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之889滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌9滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌102．導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)軌的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等對(duì)精度要求高的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，還要求導(dǎo)軌的承載面與導(dǎo)向面嚴(yán)格分開；當(dāng)運(yùn)動(dòng)件較重時(shí)，必須設(shè)有卸荷裝置，運(yùn)動(dòng)件的支承，必須符合三點(diǎn)定位原理。102．導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求對(duì)精度要求高的直11

(1)導(dǎo)向精度指動(dòng)導(dǎo)軌按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度。導(dǎo)向精度的高低，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型；導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度；導(dǎo)軌的配合間隙，油膜厚度和油膜剛度；導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度和熱變形等。1111(1)導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度的高低，主要取決于1112直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度(如圖所示)，一般有下列幾項(xiàng)：1)導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(即導(dǎo)軌縱向直線度)；2)導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度(即導(dǎo)軌橫向直線度)；3)兩導(dǎo)軌面間的平行度，也叫扭曲度。12直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度(如圖所示)，一般有下列幾項(xiàng)：13(2)剛度導(dǎo)軌的剛度就是抵抗載荷的能力。在恒定載荷作用下，物體變形的大小，表示靜剛度的好壞。導(dǎo)軌變形一般有自身、局部和接觸三種變形。抵抗恒定載荷的能力靜剛度；抵抗交變載荷的能力動(dòng)剛度。13(2)剛度在恒定載荷作用下，物體變形的大小14

(3)精度的保持性它主要由導(dǎo)軌的耐磨性決定。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用后，應(yīng)能保持一定的導(dǎo)向精度。提高導(dǎo)軌的精度保持性，必須進(jìn)行正確的潤(rùn)滑與保護(hù)。采用獨(dú)立的潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑。防護(hù)方法很多，目前多采用多層金屬薄板伸縮式防護(hù)罩進(jìn)行防護(hù)。14(3)精度的保持性提高導(dǎo)軌的精度保持性，必151516(4)運(yùn)動(dòng)的靈活性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性機(jī)電一體化系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等的精度和運(yùn)動(dòng)速度都比較高，因此，其導(dǎo)軌應(yīng)具有較好的靈活性和平穩(wěn)性，工作時(shí)應(yīng)輕便省力，速度均勻。低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；高速運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)無振動(dòng)。在低速運(yùn)行時(shí)(如0．05mm／min)，往往不是作連續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)而是時(shí)走時(shí)停(即爬行)。16(4)運(yùn)動(dòng)的靈活性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性機(jī)電一體化17將傳動(dòng)系統(tǒng)和摩擦副簡(jiǎn)化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖所示，主動(dòng)件1勻速運(yùn)動(dòng)，通過壓縮彈簧，推動(dòng)靜止的運(yùn)動(dòng)件3，當(dāng)彈簧力<靜摩擦力時(shí)，3靜止；當(dāng)彈簧力>靜摩擦力時(shí)，3運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)摩擦力隨動(dòng)摩擦系數(shù)的降低而減小，運(yùn)動(dòng)件3速度增大；運(yùn)動(dòng)件3速度增大，彈簧伸長(zhǎng)，彈簧力減小，3產(chǎn)生負(fù)加速度，速度減小，動(dòng)摩擦力增大，速度進(jìn)一步減小，直至3靜止；主動(dòng)件1重新壓縮彈簧，爬行現(xiàn)象進(jìn)入下一周期。爬行現(xiàn)象17將傳動(dòng)系統(tǒng)和摩擦副簡(jiǎn)化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖所示，主動(dòng)件18為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時(shí)采取以下幾項(xiàng)措施：采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌等；在普通滑動(dòng)導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸縮短傳動(dòng)鏈、減少傳動(dòng)副等方法來提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。爬行現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：

摩擦系數(shù)隨運(yùn)動(dòng)速度的變化和傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度不足。18為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時(shí)采取以下幾項(xiàng)措施：爬行現(xiàn)象出19(5)對(duì)溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性導(dǎo)軌在環(huán)境溫度變化的情況下，應(yīng)能正常工作，既不“卡死”，亦不影響系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度。

導(dǎo)軌對(duì)溫度變化的敏感性，主要取決于導(dǎo)軌材料和導(dǎo)軌配合間隙的選擇。結(jié)構(gòu)工藝性是指系統(tǒng)在正常工作的條件下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，裝拆、調(diào)整、維修一檢測(cè)方便，從而最大限度的降低成本。19(5)對(duì)溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性導(dǎo)軌在環(huán)境溫度20二、滑動(dòng)導(dǎo)軌副常見的導(dǎo)軌截面形狀，有三角形(分對(duì)稱、不對(duì)稱兩類)、矩形、燕尾形及圓形等四種，每種分為凸形和凹形兩類。20二、滑動(dòng)導(dǎo)軌副常見的導(dǎo)軌截面形狀，有三角形(分對(duì)21凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，宜低速下工作；凹形導(dǎo)軌則相反，可用于高速，但必須有良好的防護(hù)裝置，以防切屑等臟物落入軌道。21凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，宜低速下工1）、三角形截面類型：凸三角形導(dǎo)軌：三角形導(dǎo)軌凹三角形導(dǎo)軌：V形導(dǎo)軌特點(diǎn)：磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償導(dǎo)向面即支承面水平方向和垂直方面的誤差相互影響選型：頂角的選擇

為了提高承載面積，減小比壓，一般采用大的頂角

為了提高導(dǎo)向性，宜采用小的頂角截面形狀的選擇

兩邊的支承力相近時(shí)，采用等腰三角形截面

兩邊的支承邊相差較大時(shí)，采用不等腰三角形221、各種導(dǎo)軌的特點(diǎn)三角形導(dǎo)軌V形導(dǎo)軌1）、三角形截面221、各種導(dǎo)軌的特點(diǎn)三角形導(dǎo)軌V形導(dǎo)軌23

2）矩形導(dǎo)軌特點(diǎn):導(dǎo)向面與支承面分開，精度保持性好支承面比較寬，承載能力大，剛度大垂直與水平誤差互不影響無自動(dòng)補(bǔ)償能力，導(dǎo)向精度差，須有間隙調(diào)整裝置232）矩形導(dǎo)軌243)燕尾形導(dǎo)軌此類導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝置。用鑲條可調(diào)節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗(yàn)和維修都不方便。用于運(yùn)動(dòng)速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的場(chǎng)合243)燕尾形導(dǎo)軌用鑲條可調(diào)節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小254)圓形導(dǎo)軌缺點(diǎn)：不能承受大的扭矩。用途：圓柱導(dǎo)軌用于承受軸向載荷的場(chǎng)合。特點(diǎn)：精度較高，制造方便具有兩個(gè)自由度：直線運(yùn)動(dòng)：應(yīng)限制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如開槽、平面、同時(shí)使用兩根旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：應(yīng)限制直線運(yùn)動(dòng)254)圓形導(dǎo)軌缺點(diǎn)：不能承受大的扭矩。特點(diǎn)：2626272．導(dǎo)軌副的組合形式(1)雙三角形導(dǎo)軌兩條三角形導(dǎo)軌同時(shí)起支承和導(dǎo)向作用。多用于精度要求較高的機(jī)床設(shè)備272．導(dǎo)軌副的組合形式(1)雙三角形導(dǎo)軌多用于精28(2)矩形和矩形組合承載面1和導(dǎo)向面2分開。因而制造與調(diào)整簡(jiǎn)單。28(2)矩形和矩形組合29

(3)三角形和矩形組合它兼有三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性好、矩形導(dǎo)軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。29(3)三角形和矩形組合它兼有三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性30(4)三角形和平面導(dǎo)軌組合這種組合形式的導(dǎo)軌如圖所示，它具有三角形和矩形組合導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)，但由于沒有閉合導(dǎo)軌裝置，因此只能用于受力向下的場(chǎng)合。30(4)三角形和平面導(dǎo)軌組合31(5)燕尾形導(dǎo)軌及其組合整體式燕尾形導(dǎo)軌裝配式燕尾形導(dǎo)軌燕尾與矩形組合制造、調(diào)試方便兼有調(diào)整方便和能承受較大力矩的優(yōu)點(diǎn)，多用于橫梁、立柱和搖臂等導(dǎo)軌31(5)燕尾形導(dǎo)軌及其組合整體式燕尾形導(dǎo)軌裝配式燕尾形導(dǎo)軌323．導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整間隙過小，會(huì)增加摩擦阻力；間隙過大，會(huì)降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個(gè)方向上調(diào)整間隙。常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法兩種方法。對(duì)燕尾形導(dǎo)軌可采用鑲條(墊片)方法同時(shí)調(diào)整垂直和水平兩個(gè)方向的間隙。323．導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整間隙過小，會(huì)增加摩擦阻力；導(dǎo)軌應(yīng)有間33對(duì)矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM(jìn)行間隙的調(diào)整。修刮壓板調(diào)整螺釘調(diào)整墊片的厚度33對(duì)矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)34如圖所示為采用平鑲條調(diào)整導(dǎo)軌面間隙的結(jié)構(gòu)。平鑲條34如圖所示為采用平鑲條調(diào)整導(dǎo)軌面間隙的結(jié)構(gòu)。平鑲條35圖b、c所示為采用兩根斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌側(cè)面間隙的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是：鑲條兩側(cè)面與導(dǎo)軌面全部接觸，故剛性好，但斜鑲條必須加工斜形，因此制造困難。

由于使用可靠，調(diào)整方便，故應(yīng)用較廣。35圖b、c所示為采用兩根斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌側(cè)面間隙的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)364、導(dǎo)軌材料的搭配為了提高導(dǎo)軌的耐磨性，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)具有不同的硬度。如果采用相同的材料，也應(yīng)采用不同的熱處理，以使動(dòng)、靜導(dǎo)軌的硬度不同，其差值一般在20～40HB范圍內(nèi)。而且，最低硬度應(yīng)不低于所用材料標(biāo)準(zhǔn)硬度值的下限。

滑動(dòng)導(dǎo)軌常用材料的搭配列于表。364、導(dǎo)軌材料的搭配37三、滾動(dòng)導(dǎo)軌37三、滾動(dòng)導(dǎo)軌381．直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求滾動(dòng)導(dǎo)軌是在作相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的兩導(dǎo)軌面之間加入滾動(dòng)體，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦的一種直線運(yùn)動(dòng)支承。具有許多特點(diǎn)：①摩擦系數(shù)小(0.003～0.005)，運(yùn)動(dòng)靈活；②動(dòng)、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動(dòng)阻力小，不易產(chǎn)生爬行；③可以預(yù)緊，剛度高；④壽命長(zhǎng)；⑤精度高；⑥潤(rùn)滑方便，可采用脂潤(rùn)滑，一次裝填，長(zhǎng)期使用；⑦由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購(gòu)選用。381．直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求滾動(dòng)導(dǎo)軌是在39滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是：導(dǎo)軌面與滾動(dòng)體是點(diǎn)接觸或線接觸，所以抗振性差，接觸應(yīng)力大；對(duì)導(dǎo)軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動(dòng)體的尺寸精度要求高，若滾動(dòng)體的直徑不一致，導(dǎo)軌表面有高低，會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件傾斜，產(chǎn)生振動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)精度；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高；對(duì)臟物比較敏感，必須有良好的防護(hù)裝置。39滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是：402．滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的滾動(dòng)體有循環(huán)的和不循環(huán)的兩種類型，根據(jù)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,這兩種類型又將導(dǎo)軌副分成多種型式，如表所示。402．滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類411)滾動(dòng)體不循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副

滾動(dòng)體是滾珠、滾針或圓柱滾子。它們的共同特點(diǎn)是滾動(dòng)體不循環(huán)，因而行程不能太長(zhǎng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本較低，但有時(shí)難以施加預(yù)緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。411)滾動(dòng)體不循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副特點(diǎn)：42（a,b）摩擦阻力小，但承載能力差，剛度低；不能承受大的顛覆力矩和水平力承荷能力比滾珠導(dǎo)軌副高近10倍；剛度高交叉滾柱導(dǎo)軌副42（a,b）摩擦阻力小，但承載能力差，剛度低；不能承受大的4343442)滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副

如圖為行程無限的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副。這種導(dǎo)軌副用于重載條件下，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝卸調(diào)整不方便。442)滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副如圖為行程無限的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)導(dǎo)45如圖所示為標(biāo)準(zhǔn)化的滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，其特點(diǎn)是行程長(zhǎng)，裝卸調(diào)整方便。滾柱導(dǎo)軌塊可按額定動(dòng)負(fù)荷選用，其基本參數(shù)為高度H滾珠導(dǎo)軌塊結(jié)構(gòu)緊湊，尤其是高度小，容易安裝,不發(fā)生歪斜；承載能力差，抗振性能也略差。45如圖所示為標(biāo)準(zhǔn)化的滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，其特點(diǎn)是行程長(zhǎng)，裝卸調(diào)整方4646473)滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌與滾珠、滾柱導(dǎo)軌的主要區(qū)別是：它不僅起著滾動(dòng)體的作用，而且還代替了導(dǎo)軌。主要特點(diǎn)是：

摩擦力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調(diào)節(jié)方便，導(dǎo)軌面積小，加工工藝性好，能長(zhǎng)久地保持較高的精度。但其精度直接受到軸承精度的影響。

滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌在精密機(jī)械設(shè)備和儀器中均有采用，如精縮機(jī)、萬能工具顯微鏡、測(cè)長(zhǎng)儀等。473)滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌主要特點(diǎn)是：48用作導(dǎo)軌的滾動(dòng)軸承與軸承廠制造的標(biāo)準(zhǔn)軸承有所不同，標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承是外環(huán)固定，內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)，而用作導(dǎo)軌的軸承恰好相反。且軸承內(nèi)外環(huán)比標(biāo)準(zhǔn)軸承厚，如圖所示，精度更高。導(dǎo)軌用滾動(dòng)軸承48用作導(dǎo)軌的滾動(dòng)軸承與軸承廠制造的標(biāo)準(zhǔn)軸承有所不同49如圖所示為行程無限的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)導(dǎo)套副。它裝卸調(diào)整方便，用于輕載場(chǎng)合。49如圖所示為行程無限的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)導(dǎo)套副。它裝卸調(diào)整方便，用于50三、靜壓導(dǎo)軌副靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油或氣體介質(zhì)通入導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)件與導(dǎo)向支承件之間，運(yùn)動(dòng)件浮在壓力油或氣體薄膜之上，與導(dǎo)向支承件脫離接觸，致使摩擦阻力(力矩)大大降低。運(yùn)動(dòng)件受外載荷作用后，介質(zhì)壓力會(huì)反饋升高，以支承外載荷。按結(jié)構(gòu)分類開式閉式50三、靜壓導(dǎo)軌副靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油或氣體51圖為一能承受載荷與顛覆力矩的液體靜壓導(dǎo)軌原理圖。51圖為一能承受載荷與顛覆力矩的液體靜壓導(dǎo)軌原理圖。2.3.3

執(zhí)行器

在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，經(jīng)?？梢钥吹礁鞣N形式的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)靈活、動(dòng)作準(zhǔn)確第完成各種操作。機(jī)械手的末端執(zhí)行器按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及握持工件的原理一般可分為三大類：機(jī)械夾持器特種末端執(zhí)行器靈巧手（或萬能手）52522.3.3執(zhí)行器在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，經(jīng)?？梢钥吹?、機(jī)械夾持器

圓弧開合型機(jī)械夾持器在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下，手指指端的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧。如圖所示，a)采用凸輪機(jī)構(gòu)，b)采用連桿機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)件。夾持器工作時(shí)，兩手指繞支點(diǎn)作圓弧運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行夾緊和定心。這類夾持器對(duì)工件被夾持部位的尺寸有嚴(yán)格要求，否則可能會(huì)造成工件狀態(tài)失常。

531、機(jī)械夾持器

圓弧開合型機(jī)械夾持器在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下，手指圓弧平行開合型機(jī)械夾持器

這類夾持器工作時(shí)兩手指作平行開合運(yùn)動(dòng)，而指端運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓弧。圖示的夾持器是采用平行四邊形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)手指的平行開合的兩種情況。圖a)為機(jī)構(gòu)在夾持時(shí)指端前進(jìn)圖b)為機(jī)構(gòu)在夾持時(shí)指端后退54圓弧平行開合型機(jī)械夾持器這類夾持器工作時(shí)兩手指作平行開合運(yùn)直線平行開合型機(jī)械夾持器

這類夾持器兩手指的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，且兩指夾持面始終保持平行，如圖所示。圖a)采用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩手指的平行開合，在各指的滑動(dòng)塊上開有斜形凸輪槽，當(dāng)活塞桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過裝在其末端的滾子在凸輪槽中運(yùn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)手指的平行夾持運(yùn)動(dòng)。圖b)采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，當(dāng)活塞桿末端的齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，手指上的齒條作直線運(yùn)動(dòng)，從而使兩手指平行開合，以夾持工件。

55直線平行開合型機(jī)械夾持器這類夾持器兩手指的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，2、特種末端執(zhí)行器562、特種末端執(zhí)行器56真空吸附手57真空吸附手573、靈巧手583、靈巧手58靈巧手模型圖59靈巧手模型圖59602.3.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12.3.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)61262363導(dǎo)向支承部件的作用

支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。

這樣的部件通常被稱為導(dǎo)軌副，簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌。4導(dǎo)向支承部件的作用64一、導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求1．導(dǎo)軌副的組成、種類導(dǎo)軌副主要由支承導(dǎo)軌1和動(dòng)導(dǎo)軌2兩大部分組成。

5一、導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求1．導(dǎo)軌副的組成、種65按其接觸面的摩擦性質(zhì)滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌氣體、液體導(dǎo)軌彈性摩擦導(dǎo)軌圓柱型棱柱型組合型滾柱(針)型滾珠型滾動(dòng)導(dǎo)軌塊型滾動(dòng)軸承型動(dòng)壓型靜壓型動(dòng)靜壓型片簧型膜片型柔性鉸鏈型6按其接觸面的摩擦性質(zhì)滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌氣體、66按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開式導(dǎo)軌借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸閉式導(dǎo)軌只靠導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸7按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開式導(dǎo)軌借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之67868滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌9滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌692．導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)軌的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等對(duì)精度要求高的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，還要求導(dǎo)軌的承載面與導(dǎo)向面嚴(yán)格分開；當(dāng)運(yùn)動(dòng)件較重時(shí)，必須設(shè)有卸荷裝置，運(yùn)動(dòng)件的支承，必須符合三點(diǎn)定位原理。102．導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求對(duì)精度要求高的直70

(1)導(dǎo)向精度指動(dòng)導(dǎo)軌按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度。導(dǎo)向精度的高低，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型；導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度；導(dǎo)軌的配合間隙，油膜厚度和油膜剛度；導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度和熱變形等。7011(1)導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度的高低，主要取決于1171直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度(如圖所示)，一般有下列幾項(xiàng)：1)導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(即導(dǎo)軌縱向直線度)；2)導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度(即導(dǎo)軌橫向直線度)；3)兩導(dǎo)軌面間的平行度，也叫扭曲度。12直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度(如圖所示)，一般有下列幾項(xiàng)：72(2)剛度導(dǎo)軌的剛度就是抵抗載荷的能力。在恒定載荷作用下，物體變形的大小，表示靜剛度的好壞。導(dǎo)軌變形一般有自身、局部和接觸三種變形。抵抗恒定載荷的能力靜剛度；抵抗交變載荷的能力動(dòng)剛度。13(2)剛度在恒定載荷作用下，物體變形的大小73

(3)精度的保持性它主要由導(dǎo)軌的耐磨性決定。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用后，應(yīng)能保持一定的導(dǎo)向精度。提高導(dǎo)軌的精度保持性，必須進(jìn)行正確的潤(rùn)滑與保護(hù)。采用獨(dú)立的潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑。防護(hù)方法很多，目前多采用多層金屬薄板伸縮式防護(hù)罩進(jìn)行防護(hù)。14(3)精度的保持性提高導(dǎo)軌的精度保持性，必741575(4)運(yùn)動(dòng)的靈活性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性機(jī)電一體化系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等的精度和運(yùn)動(dòng)速度都比較高，因此，其導(dǎo)軌應(yīng)具有較好的靈活性和平穩(wěn)性，工作時(shí)應(yīng)輕便省力，速度均勻。低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；高速運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)無振動(dòng)。在低速運(yùn)行時(shí)(如0．05mm／min)，往往不是作連續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)而是時(shí)走時(shí)停(即爬行)。16(4)運(yùn)動(dòng)的靈活性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性機(jī)電一體化76將傳動(dòng)系統(tǒng)和摩擦副簡(jiǎn)化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖所示，主動(dòng)件1勻速運(yùn)動(dòng)，通過壓縮彈簧，推動(dòng)靜止的運(yùn)動(dòng)件3，當(dāng)彈簧力<靜摩擦力時(shí)，3靜止；當(dāng)彈簧力>靜摩擦力時(shí)，3運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)摩擦力隨動(dòng)摩擦系數(shù)的降低而減小，運(yùn)動(dòng)件3速度增大；運(yùn)動(dòng)件3速度增大，彈簧伸長(zhǎng)，彈簧力減小，3產(chǎn)生負(fù)加速度，速度減小，動(dòng)摩擦力增大，速度進(jìn)一步減小，直至3靜止；主動(dòng)件1重新壓縮彈簧，爬行現(xiàn)象進(jìn)入下一周期。爬行現(xiàn)象17將傳動(dòng)系統(tǒng)和摩擦副簡(jiǎn)化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖所示，主動(dòng)件77為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時(shí)采取以下幾項(xiàng)措施：采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌等；在普通滑動(dòng)導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸縮短傳動(dòng)鏈、減少傳動(dòng)副等方法來提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。爬行現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：

摩擦系數(shù)隨運(yùn)動(dòng)速度的變化和傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度不足。18為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時(shí)采取以下幾項(xiàng)措施：爬行現(xiàn)象出78(5)對(duì)溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性導(dǎo)軌在環(huán)境溫度變化的情況下，應(yīng)能正常工作，既不“卡死”，亦不影響系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度。

導(dǎo)軌對(duì)溫度變化的敏感性，主要取決于導(dǎo)軌材料和導(dǎo)軌配合間隙的選擇。結(jié)構(gòu)工藝性是指系統(tǒng)在正常工作的條件下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，裝拆、調(diào)整、維修一檢測(cè)方便，從而最大限度的降低成本。19(5)對(duì)溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性導(dǎo)軌在環(huán)境溫度79二、滑動(dòng)導(dǎo)軌副常見的導(dǎo)軌截面形狀，有三角形(分對(duì)稱、不對(duì)稱兩類)、矩形、燕尾形及圓形等四種，每種分為凸形和凹形兩類。20二、滑動(dòng)導(dǎo)軌副常見的導(dǎo)軌截面形狀，有三角形(分對(duì)80凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，宜低速下工作；凹形導(dǎo)軌則相反，可用于高速，但必須有良好的防護(hù)裝置，以防切屑等臟物落入軌道。21凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，宜低速下工1）、三角形截面類型：凸三角形導(dǎo)軌：三角形導(dǎo)軌凹三角形導(dǎo)軌：V形導(dǎo)軌特點(diǎn)：磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償導(dǎo)向面即支承面水平方向和垂直方面的誤差相互影響選型：頂角的選擇

為了提高承載面積，減小比壓，一般采用大的頂角

為了提高導(dǎo)向性，宜采用小的頂角截面形狀的選擇

兩邊的支承力相近時(shí)，采用等腰三角形截面

兩邊的支承邊相差較大時(shí)，采用不等腰三角形811、各種導(dǎo)軌的特點(diǎn)三角形導(dǎo)軌V形導(dǎo)軌1）、三角形截面221、各種導(dǎo)軌的特點(diǎn)三角形導(dǎo)軌V形導(dǎo)軌82

2）矩形導(dǎo)軌特點(diǎn):導(dǎo)向面與支承面分開，精度保持性好支承面比較寬，承載能力大，剛度大垂直與水平誤差互不影響無自動(dòng)補(bǔ)償能力，導(dǎo)向精度差，須有間隙調(diào)整裝置232）矩形導(dǎo)軌833)燕尾形導(dǎo)軌此類導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝置。用鑲條可調(diào)節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗(yàn)和維修都不方便。用于運(yùn)動(dòng)速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的場(chǎng)合243)燕尾形導(dǎo)軌用鑲條可調(diào)節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小844)圓形導(dǎo)軌缺點(diǎn)：不能承受大的扭矩。用途：圓柱導(dǎo)軌用于承受軸向載荷的場(chǎng)合。特點(diǎn)：精度較高，制造方便具有兩個(gè)自由度：直線運(yùn)動(dòng)：應(yīng)限制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如開槽、平面、同時(shí)使用兩根旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：應(yīng)限制直線運(yùn)動(dòng)254)圓形導(dǎo)軌缺點(diǎn)：不能承受大的扭矩。特點(diǎn)：8526862．導(dǎo)軌副的組合形式(1)雙三角形導(dǎo)軌兩條三角形導(dǎo)軌同時(shí)起支承和導(dǎo)向作用。多用于精度要求較高的機(jī)床設(shè)備272．導(dǎo)軌副的組合形式(1)雙三角形導(dǎo)軌多用于精87(2)矩形和矩形組合承載面1和導(dǎo)向面2分開。因而制造與調(diào)整簡(jiǎn)單。28(2)矩形和矩形組合88

(3)三角形和矩形組合它兼有三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性好、矩形導(dǎo)軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。29(3)三角形和矩形組合它兼有三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性89(4)三角形和平面導(dǎo)軌組合這種組合形式的導(dǎo)軌如圖所示，它具有三角形和矩形組合導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)，但由于沒有閉合導(dǎo)軌裝置，因此只能用于受力向下的場(chǎng)合。30(4)三角形和平面導(dǎo)軌組合90(5)燕尾形導(dǎo)軌及其組合整體式燕尾形導(dǎo)軌裝配式燕尾形導(dǎo)軌燕尾與矩形組合制造、調(diào)試方便兼有調(diào)整方便和能承受較大力矩的優(yōu)點(diǎn)，多用于橫梁、立柱和搖臂等導(dǎo)軌31(5)燕尾形導(dǎo)軌及其組合整體式燕尾形導(dǎo)軌裝配式燕尾形導(dǎo)軌913．導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整間隙過小，會(huì)增加摩擦阻力；間隙過大，會(huì)降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個(gè)方向上調(diào)整間隙。常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法兩種方法。對(duì)燕尾形導(dǎo)軌可采用鑲條(墊片)方法同時(shí)調(diào)整垂直和水平兩個(gè)方向的間隙。323．導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整間隙過小，會(huì)增加摩擦阻力；導(dǎo)軌應(yīng)有間92對(duì)矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM(jìn)行間隙的調(diào)整。修刮壓板調(diào)整螺釘調(diào)整墊片的厚度33對(duì)矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)93如圖所示為采用平鑲條調(diào)整導(dǎo)軌面間隙的結(jié)構(gòu)。平鑲條34如圖所示為采用平鑲條調(diào)整導(dǎo)軌面間隙的結(jié)構(gòu)。平鑲條94圖b、c所示為采用兩根斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌側(cè)面間隙的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是：鑲條兩側(cè)面與導(dǎo)軌面全部接觸，故剛性好，但斜鑲條必須加工斜形，因此制造困難。

由于使用可靠，調(diào)整方便，故應(yīng)用較廣。35圖b、c所示為采用兩根斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌側(cè)面間隙的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)954、導(dǎo)軌材料的搭配為了提高導(dǎo)軌的耐磨性，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)具有不同的硬度。如果采用相同的材料，也應(yīng)采用不同的熱處理，以使動(dòng)、靜導(dǎo)軌的硬度不同，其差值一般在20～40HB范圍內(nèi)。而且，最低硬度應(yīng)不低于所用材料標(biāo)準(zhǔn)硬度值的下限。

滑動(dòng)導(dǎo)軌常用材料的搭配列于表。364、導(dǎo)軌材料的搭配96三、滾動(dòng)導(dǎo)軌37三、滾動(dòng)導(dǎo)軌971．直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求滾動(dòng)導(dǎo)軌是在作相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的兩導(dǎo)軌面之間加入滾動(dòng)體，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦的一種直線運(yùn)動(dòng)支承。具有許多特點(diǎn)：①摩擦系數(shù)小(0.003～0.005)，運(yùn)動(dòng)靈活；②動(dòng)、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動(dòng)阻力小，不易產(chǎn)生爬行；③可以預(yù)緊，剛度高；④壽命長(zhǎng)；⑤精度高；⑥潤(rùn)滑方便，可采用脂潤(rùn)滑，一次裝填，長(zhǎng)期使用；⑦由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購(gòu)選用。381．直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求滾動(dòng)導(dǎo)軌是在98滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是：導(dǎo)軌面與滾動(dòng)體是點(diǎn)接觸或線接觸，所以抗振性差，接觸應(yīng)力大；對(duì)導(dǎo)軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動(dòng)體的尺寸精度要求高，若滾動(dòng)體的直徑不一致，導(dǎo)軌表面有高低，會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件傾斜，產(chǎn)生振動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)精度；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高；對(duì)臟物比較敏感，必須有良好的防護(hù)裝置。39滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是：992．滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的滾動(dòng)體有循環(huán)的和不循環(huán)的兩種類型，根據(jù)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,這兩種類型又將導(dǎo)軌副分成多種型式，如表所示。402．滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類1001)滾動(dòng)體不循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副

滾動(dòng)體是滾珠、滾針或圓柱滾子。它們的共同特點(diǎn)是滾動(dòng)體不循環(huán)，因而行程不能太長(zhǎng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本較低，但有時(shí)難以施加預(yù)緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。411)滾動(dòng)體不循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副特點(diǎn)：101（a,b）摩擦阻力小，但承載能力差，剛度低；不能承受大的顛覆力矩和水平力承荷能力比滾珠導(dǎo)軌副高近10倍；剛度高交叉滾柱導(dǎo)軌副42（a,b）摩擦阻力小，但承載能力差，剛度低；不能承受大的102431032)滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副

如圖為行程無限的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副。這種導(dǎo)軌副用于重載條件下，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝卸調(diào)整不方便。442)滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副如圖為行程無限的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)導(dǎo)104如圖所示為標(biāo)準(zhǔn)化的滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，其特點(diǎn)是行程長(zhǎng)，裝卸調(diào)整方便。滾柱導(dǎo)軌塊可按額定動(dòng)負(fù)荷選用，其基本參數(shù)為高度H滾珠導(dǎo)軌塊結(jié)構(gòu)緊湊，尤其是高度小，容易安裝,不發(fā)生歪斜；承載能力差，抗振性能也略差。45如圖所示為標(biāo)準(zhǔn)化的滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，其特點(diǎn)是行程長(zhǎng)，裝卸調(diào)整方105461063)滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌與滾珠、滾柱導(dǎo)軌的主要區(qū)別是：它不僅起著滾動(dòng)體的作用，而且還代替了導(dǎo)軌。主要特點(diǎn)是：

摩擦力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調(diào)節(jié)方便，導(dǎo)軌面積小，加工工藝性好，能長(zhǎng)久地保